海南省部分中学2024-2025学年高一下学期期中模拟考试物理试题（解析版）

这是一份海南省部分中学2024-2025学年高一下学期期中模拟考试物理试题（解析版），共20页。试卷主要包含了单选题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1. 如图甲所示，某人正在进行套圈游戏：将铁丝圈水平抛出，套中物体B就算赢。某次套圈时，铁丝圈的轨迹如图乙所示，落地点在物体B的正前方。为了使铁丝圈水平抛出后能套中物体，可采取的措施是（ ）（假设铁丝圈平面始终保持水平，不计空气阻力）
A. 仅适当增大抛出时的水平初速度
B. 仅将抛出点A的位置适当上移
C. 保持其他条件不变，套圈者适当后移
D. 保持其他条件不变，套圈者适当前移
【答案】C
【解析】AB．根据平抛运动规律，
可得铁丝圈水平抛出后水平方向位移
由图知，为了使铁丝圈水平抛出后能套中物体，则需要减小。若仅增大抛出时的初速度将使水平射程增大；仅将抛出点适当上移，将使铁丝圈飞行时间增大，水平射程也将增大，故AB错误；
CD．保持其他条件不变，套圈者适当后移，也就是将原运动轨迹适当向后平移，铁丝圈水平抛出后能套中物体；同理，保持其他条件不变，套圈者适当前移，也就是将原运动轨迹适当向前平移，铁丝圈水平抛出后不可能套中物体。故C正确，D错误。
故选C。
2. 投掷飞镖是一种常见的娱乐活动。如图所示，圆形靶盘竖直放置，其中心为O点。在P点正对靶盘将飞镖以一定速度水平投出，经击中O点正下方的A点。已知P、O两点等高且相距，取。则（ ）
A. 飞镖水平投出的速度为B. O点和A点间距为
C. 投出速度足够大就可击中O点D. 投出速度越小则飞行时间越短
【答案】B
【解析】飞镖做平抛运动，则有，
可解得，
因为存在竖直位移，不可能击中O点，水平长度恒定，速度越小时间越长。
故选B。
3. 如图，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为R。现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管内运动，当小球通过最高点时速率为v0，则下列说法正确的是（ ）
A. 若v0=0，则小球对管内壁无压力
B. 若，则小球对管内上壁有压力
C. 若，则小球对管内下壁没有压力
D. 不论v0多大，小球对管内壁都有压力
【答案】C
【解析】A．设小球在最高点时管内下壁对小球有竖直向上的支持力，则有
若v0=0，可得小球所受的支持力
根据牛顿第三定律，可知小球对管内下壁有竖直向下的压力，故A错误；
B．设小球在最高点时管内上壁对小球有竖直向下的压力，则有
若，可得小球所受的压力
负号说明管内下壁对小球有竖直向上的支持力，根据牛顿第三定律，可知小球对管内下壁有竖直向下的压力，故B错误；
C．设小球在最高点时管内上壁对小球有竖直向下的压力，则有
若，可得小球所受的压力
即管内上壁对小球有竖直向下的压力，大小为，根据牛顿第三定律，可知小球对管内上壁有竖直向上的压力，小球对管内下壁没有压力，故C正确；
D．设小球在最高点时管内壁对小球没有力的作用，则有
解得
此时小球对管内壁没有压力，故D错误。
故选C。
4. 我们经常可以看到面点师制作蛋糕的情景。如图所示，蛋糕胚放在旋转的转台上，小马和星星到转轴的距离不同，用分别表示线速度、角速度、向心加速度和周期，则其大小比较正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】ABD．小马和星星属于同轴转动，二者周期T、角速度相同，因为线速度
可知圆周半径大的，线速度大，图像可知小马的圆周半径大，则。
故AD错误，B正确；
C．向心加速度
可知
故C错误。
故选B。
5. 2024年10月30日，“神舟十九号”航天员乘组顺利进驻中国空间站。假设“神舟十九号”飞船升空后先进入停泊轨道（即近地圆轨道），而后进入转移轨道，最后在中国空间站轨道与空间站组合体对接。各个轨道的示意图如图所示，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船在停泊轨道的运行周期为T，中国空间站轨道可视为圆形轨道且距地面高度为h，引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A. 飞船在P点从停泊轨道进入转移轨道时需要减速
B. 空间站组合体的向心加速度大小为
C. 可估得地球的平均密度为
D. 飞船在转移轨道上从P点运行至Q点所需的时间为
【答案】C
【解析】A．飞船从低轨道（停泊轨道）进入高轨道（转移轨道），需要做离心运动。根据离心运动条件，需要加速使所需向心力大于万有引力，而不是减速，故A错误；
B．空间站组合体的向心加速度大小
因为
联立解得
故B错误；
C．在停泊轨道有
解得地球质量
地球密度
联立解得
故C正确；
D．根据开普勒第三定律有
飞船在转移轨道上从P点运行至Q点所需的时间为
联立解得
故D错误。
故选C。
6. 2022年10月9日，“夸父一号”太阳探测专用卫星顺利进入预定轨道，其环绕地球运行的轨道高度约为720km。已知地球静止卫星轨道高度约为36000km，地球半径约为6400km，，取重力加速度大小，下列说法正确的是（ ）
A. “夸父一号”的运行周期约为60分钟
B. “夸父一号”的发射速度小于
C. “夸父一号”的加速度约为
D. “夸父一号”的运行速度小于地球静止卫星的运行速度
【答案】C
【解析】A．由题知，“夸父一号”轨道半径为，地球静止卫星轨道半径为，同步卫星周期为，根据开普勒第三定律
“夸父一号”周期为
即96分钟，A错误；
B．为第一宇宙速度，是发射卫星的最小速度，B错误；
C．根据万有引力提供向心力，
在地球表面，
故加速度为
选项C正确；
D．由
得
可知轨道半径越大，运行速度越小，“夸父一号”的运行速度大于地球静止卫星的运行速度，D错误。
故选C。
7. 2024年首个“超级月亮”于8月20日凌晨现身夜空，从天文学的角度来讲，“超级月亮”可以简单称为“近地点满月”，即满月正好出现在近地点附近，某时刻太阳、地球和月球的相对位置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 当月球运行至B点时将出现“超级月亮”，且此时的绕行速度大于地球的第二宇宙速度
B. 当月球运行至A点时，月球受力平衡
C. 月球经过A点时的角速度小于经过B点时的角速度
D. 月球经过A点时的动能大于经过B点时的动能
【答案】C
【解析】A．只有当太阳、地球、月球三者共线且月球运行至B点附近时才会出现“超级月亮”，其运行速度小于第二宇宙速度，故A错误；
B．月球运行至A点时所受的合外力由月心指向地心，受力并不平衡，故B错误；
C．根据开普勒第二定律得
由，可得
故C正确；
D．由得
故D错误。
故选C。
8. 如图所示，水平长杆上套有一物块，轻绳穿过光滑圆环连接物体P、Q，某时刻由静止释放P、Q，释放时左侧轻绳与水平方向夹角为，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. P、Q的速度大小始终相等
B. 时，的速度最大
C. 向增大的过程中，一直处于失重状态
D. 向增大的过程中，的机械能先增大后减小
【答案】B
【解析】A．根据题意，由图可知，、沿绳方向的速度大小始终相同，但、速度大小不相同，故A错误；
B．根据题意可知，、组成的系统的机械能守恒，时，P的重力势能最小，沿绳方向的速度为0，则此时的动能为0，则的动能最大，速度最大，故B正确；
C．根据上述分析可知，速度是从0到0，所以加速度先向下后向上，先失重后超重，故C错误；
D．机械能的变化量看除重力以外的其他力做功，即绳的拉力做功，该过程中一直向下运动，绳的拉力做负功，故机械能一直减小，故D错误。
故选B。
二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分，在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分。）
9. 小明同学在进行网球训练，他先后两次在同一高度的前后两个不同位置将网球击出，两次均垂直击中竖直墙上同一点，运动轨迹如图所示，不计阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 网球两次撞墙前的速度相等
B. 网球两次在空中运动时间相等
C. 轨迹1的网球击出时的速度大
D. 轨迹2的网球撞墙时的速度大
【答案】BC
【解析】ABD．根据逆向思维，将网球看成是从竖直墙上反向做平抛运动，则竖直方向有
可得
水平方向有
解得
由于两轨迹高度相同，则两轨迹网球在空中运动的时间相等；由于沿轨迹1运动的网球水平位移大，则有
即沿轨迹1运动的网球刚要撞墙时的速度大于沿轨迹2运动的网球刚要撞墙时的速度，在空中竖直方向速度相等，水平方向沿轨迹1运动的网球速度大于沿轨迹2运动的网球的速度，根据运动的合成可知网球两次撞墙前的速度不相等，故B正确，AD错误；
C．根据
由于
可知沿轨迹1运动的网球击出时的初速度大于沿轨迹2运动的网球击出时的初速度，故C正确。
故选BC。
10. 水平面上固定一半球形的玻璃器皿，器皿的轴呈竖直状态，在距离轴心不同距离的位置，有两个质量相同的光滑小球在器皿内壁的水平面内做匀速圆周运动。则关于各个物理量的关系，下列说法正确的是（ ）
A. a、b两球对玻璃器皿内壁的压力大小相同
B. a、b两球做匀速圆周运动的加速度大小相同
C. a球做匀速圆周运动的线速度较大
D. a球做匀速圆周运动的角速度较大
【答案】CD
【解析】小球在半球形容器内做匀速圆周运动，圆心在水平面内，受到自身重力mg和内壁的弹力N，合力方向指向半球形的球心。受力如图
有几何关系可知
设球体半径为 R，则圆周运动的半径为
根据牛顿第二定律有
解得，，
小球a的弹力和竖直方向夹角大，所以a对内壁的压力大；
a球做匀速圆周运动的线速度、加速度和角速度都较大。
故选CD。
11. 胸怀“国之大者，奔赴星辰大海”，我国祝融号已登陆火星并传回了一组火星上的图像。已知火星的直径大约是地球的一半，质量大约是地球的，则（ ）
A. 火星的平均密度大约是地球的
B. 火星的公转周期大约是地球的
C. 火星表面的重力加速度是地球的
D. 火星的第一宇宙速度是地球的
【答案】CD
【解析】A．由密度公式
故火星与地球的密度比为
可知火星的平均密度大约是地球的，故A错误；
B．因为本题地球、火星的公转轨道半径未知，故无法求出公转周期关系，故B错误；
C．星球表面的万有引力近似等于重力
故星球表面的重力加速度为
故火星与地球的重力加速度比为
故火星表面重力加速度是地球的。故C正确；
D．由，可得第一宇宙速度为
故火星与地球的第一宇宙速度比为
故火星的第一宇宙速度是地球的，故D正确。
故选CD。
12. 如图所示，半径的光滑圆管竖直固定，圆管上端切线水平，下端正下方有一竖直固定的轻质弹簧，O为圆心。倾角为的斜面底端位于O点，斜面顶端与圆管最高点等高。现用弹簧将一钢珠可视为质点，直径略小于圆管直径射入圆管，钢珠从圆管上端飞出后恰好击中斜面中点。不计空气阻力，重力加速度g取下列说法正确的是
A. 钢珠从圆管飞出后在空中运动的过程中，重力的功率与时间成正比
B. 钢珠在圆管中运动的过程中，圆管对钢珠作用力的功率逐渐减小
C. 钢珠从圆管飞出时的速度大小为
D. 若调整弹簧压缩量改变钢珠射入圆管速度，当钢珠下落的高度击中斜面时其动能最小
【答案】ACD
【解析】A．钢珠从圆管飞出后做平抛运动，由
竖直方向分速度
解得
可知重力的功率与时间成正比，A正确；
B．钢珠在圆管中运动的过程中，圆管对钢珠作用力始终与速度方向垂直，功率始终为0，B错误；
C．钢球飞出后在空中做平抛运动，由平抛运动规律特点
竖直方向运动有
水平方向运动有
分位移关系有
联立代入数据解得，C正确；
D．设钢球下落高度为，根据运动规律及几何关系有
竖直方向运动有
竖直方向分速度有
水平方向运动有
再由几何关系
设落在斜面上的速度为，则
整理解得
可见当钢球动能最小有
解得，D正确。
故选ACD。
13. 我国计划完成下一代北斗系统关键技术攻关，形成由地球同步卫星和中轨道卫星组成的星座体系。如图甲所示，同步卫星和中轨道卫星在同一平面内环绕地球同向做匀速圆周运动。两卫星之间距离随时间变化关系如图乙所示。已知地球半径为，地球表面重力加速度为，不考虑卫星间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A. 与的轨道半径之比为
B. 与的线速度之比为
C. 图乙中的值为
D. 卫星所在处的重力加速度大小为
【答案】BC
【解析】A．由图像可以知道a、b两卫星的最近距离为4.95R，最远距离为8.25R，设a、b的半径为ra、rb，则两者关系满足ra+rb=8.25R，ra+rb=4.95R
解得ra=6.6R，rb=1.65R
故ra:rb=4:1
故A错误；
B．由万有引力提供向心力
解得
联立半径比例关系可得va:vb=1:2
故B正确；
C．又由开普勒第三定律
得
根据圆周运动关系可得
代入Ta=24h，解得
故C正确；
D．在地球表面有
b卫星加速度满足
故
故D错误。
故选BC。
【点睛】本题综合运用了万有引力定律、圆周运动知识，以及地球同步卫星的特点。 解题关键是通过分析卫星间距离求轨道半径关系，从而可以得出线速度关系、周期关系、加速度关系，再结合同步卫星周期以及圆周运动知识求出时间。体现了从物理模型到数学关系推导的思维过程。
三、实验题（本题共两个小题，共18分）
14. 在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.20 s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4，则：
（1）由已知信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为________m/s2；小球平抛的初速度是________m/s；小球在b点时的速度是________m/s。（结果均保留2位有效数字）
（2）若已知该星球半径与地球半径之比为，忽略各球体自传，则该星球质量与地球质量之比________．第一宇宙速度之比________（g地取10 m/s2）
【答案】（1）2.0 0.40 0.57
（2） 1∶125 1∶5
【解析】
【小问1解析】
由照片长度与实际背景屏的长度之比为1∶4，可得乙图中每个正方形的实际边长为L = 4 cm，竖直方向上有
解得
水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为
b点竖直方向上的分速度
则小球在b点时的速度为
【小问2解析】
在星球表面有
可得
所以该星球的质量与地球质量之比
根据万有引力提供向心力可得
解得
所以该星球与地球的第一宇宙速度之比为
15. “天工”实验小组的同学为完成“探究向心力大小的表达式”实验，设计了如图甲所示的装置。水平转台（转速可调整）中心固定有定滑轮，细线跨过定滑轮将放置在转台边缘处的金属块与竖直固定的力传感器相连，定滑轮与金属块之间的细线与转台平行。金属块中心的正下方固定有宽度为d的遮光条。金属块和遮光条一起随转台做匀速圆周运动时，位于水平地面的光电计时器可以记录下遮光条经过光电计时器的遮光时间t1和相邻两次经过光电计时器的时间间隔t2（），力传感器可以记录下细线上的拉力F。金属块与转台之间的摩擦力可忽略。
（1）金属块做圆周运动的线速度大小v=________，半径r=________。（均用给定的物理量符号表示）
（2）仅改变转台转速，多次实验后，测得多组F、t1、t2的数据，为了更直观地得出结论，同学们绘制出如图乙所示的图像。由此可以得出结论：做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小与________（填“v”“v2”或“”）成正比。若已知该图线的斜率为k，则金属块的质量m=________（用k、d表示）。
【答案】（1）
（2）v2
【解析】
【小问1解析】
金属块做圆周运动的线速度大小
由，
解得
【小问2解析】
由前面的分析可知、
结合题中图像可得出结论，做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小与v2成正比；
结合向心力表达式
可知
可得
解得
四、计算题（本题共三个小题，其中第16题10分，第17题12分，第18题16分，共38分。）
16. 如图所示，一座小山的截面可近似视为底角的等腰三角形AOB，山高为。一架轰炸机以的速度水平匀速飞行，飞机飞到某位置时释放一枚炸弹，炸弹无动力飞行一段时间后，恰好落在坡面 AO的中点且速度与坡面垂直。不计空气阻力，不计炸弹大小，重力加速度g取，，。求：
（1）炸弹落到OA坡面中点时的速度为多大；
（2）轰炸机释放炸弹时离地面的高度为多少。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
设炸弹落到OA中点时速度为，根据题意
解得
【小问2解析】
设沿竖直方向的分速度为，则
设飞机第一次释放炸弹时离地面的高度为H，则
解得
17. 如图所示，AB为竖直光滑圆弧轨道的直径，其半径，A端切线水平，水平轨道BC与半径的光滑圆弧轨道CD相接于C点，D为圆弧轨道的最低点。圆弧轨道CD对应的圆心角θ=37°。一质量为的小球（视为质点）从水平轨道上某点以某一速度冲上竖直圆轨道，并从A点飞出，经过C点恰好沿切线进入圆弧轨道，取，，。
（1）求小球从A点飞出的速度大小；
（2）求小球在A点对圆弧轨道的压力大小；
（3）求小球在C点受到的支持力的大小；
（4）改变小球在水平轨道上的速度，使小球恰好能从A点飞出，求小球落地点与B点的水平距离。
【答案】（1） （2） （3） （4）
【解析】
【小问1解析】
将小球在C处的速度分解，在竖直方向上有
在水平方向上有
联立并代入数据得
【小问2解析】
在A处，对小球，由牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律知，圆弧轨道受到压力大小
【小问3解析】
小球在C处速度
其受力分析如图所示
由牛顿第二定律得
联立解得
【小问4解析】
小球恰好能从A点飞出，在A点，重力提供向心力，有
又小球落地时间，满足
水平位移
联立解得
18. “嫦娥六号”是中国探月工程的第六个探测器。“嫦娥六号”经历了环绕、变轨、匀减速着陆三个阶段，最终释放的着陆器平稳降落月球。环绕阶段，“嫦娥六号”在距离月球表面为高度的轨道上做匀速圆周运动。变轨后的着陆器距离月球表面越来越近。某时刻开始，“嫦娥六号”释放的着陆器依靠发动机的反向推力在竖直方向上做匀减速直线运动，当着陆器速度为零时，恰好到达月球表面。已知着陆器做匀减速运动的初速度为，匀减速运动的时间为，且在着陆过程中质量保持不变，下降的高度远小于月球的半径。月球表面的重力加速度为，月球半径为，不考虑月球自转。求：
（1）嫦娥六号围绕月球做匀速圆周运动的周期；
（2）匀减速降落过程中发动机反向推力对着陆器所做的功。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
在月球表面，万有引力等于重力
圆周运动过程，万有引力等于向心力
解得
【小问2解析】
探测器匀减速下落时的加速度
根据牛顿第二定律
解得
匀减速运动的位移
发动机反向推力对着陆器所做的功